Устройство для защитного отключения тяговой сети при замыкании на землю Советский патент 1982 года по МПК H02H3/16 

(St) УСТРОЙСТВО для ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ . ТЯГОВОЙ СЕТИ ПРИ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защитного отт лючения тяговых сетей на открытых горных разработках при касаниях ковшо экскаватора контактного провода. Известны устройства для защиты тя говой сети при замыканиях на землю, содержащие сумматор, один вход которого через блок задержки, а другой непосредственно подключены к трансфор матору тока, пороговый элемент и исполнительный орган l |. Недостаток известных устройств состоит в том, что они не обеспечивают высокой надежности функционирования защиты вследствие ложных срабатываний при коммутациях в тяговой cetи Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для защиты тяговой сети при замыканиях на землю,содержащее трансформатор тока, сумматор, к одног му входу которого подключен выход трансформатора тока непосредственно. а к другому - через блок задержки, первый и второй пороговые элементы, входы которых через первый и второй выпрямители подключены к выходу сумматора и зазе,мленному рельсу соответственно, а выходы - к входам элемента И, выход которого через исполнительный элемент связан с приводом выключателя . Устройство работает следующим образом. Блок задержки осуществляет задержку выходного сигнала трансформатора тока на время Т/2, равное половине периода питающего напряжения. Так как в установившемся режиме ток тяговой сети представляет периодическую функцию времени, то выходной сигнал блока задержки сдвинут на l80 относительно сигнала трансформатора тока. Поэтому на (выходе сумматора напряженке равно 0. При изменениях тока в тяговой сети на выходе сумматора в течение Т/2 действует сигнал. пропорциональный разности токов в сети и после изменения, которое выпрямляется первым выпрямителем и вызы вает срабатывание первого порогового элемента. В случае касания ковшом экскаватора контактного провода ток в тяговой сети увеличивается, а напряжение на рельоах возрастает. При этом срабатывает первый и второй пороговые элементы, с их выходов поступают высокие потенциалы на оба входа элемента И, он переключается и через исполнительный элемент производит отключение выключателя. При однофазных замыканиях на землю ток в тяговой сети всегда увеличивается, однако первый пороговый элемент ера- батывает как при увеличении тока в тяговой сети, так и при уменьшении, поскольку при любых изменениях тока в тяговой сети на выходе сумматора формируется сигнал, он выпрямляется первым выпрямителем и на выходе первого порогового элемента всегда имеет одну полярность. Это может выз вать ложные срабатывания защиты, главным образом при наличии помех на входах второго порогового элемента и элемента И, характерных для мощ ных систем электросна в ния с нелинейными нагрузками, каковыми являются тяговые. Недостаток известного устройства для защиты тяговой сети при замыканиях -на землю состоит в недостаточной надежности функционирования. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства Поставленная цель достигается тем что в известном устройстве для защит ного отключения тяговой сети при замыкании на землю, содержащем трансформатор тока, сумматор, к одному входу которого подключен выход транс форматора тока непосредственно, а к другому - через блок задержки, пер вый пороговый элемент, второй порого выи элемент, вход которого через выпрямитель подключен к заземленному рельсу, элемент И, к входам которого подсоединены выходы пороговых элемен тов, а выход через исполнительный элемент воздействует на привод выключателя, дополнительно введены блок выделения знака напряжения и блок перемножения, причем первый вход блока перемножения подсоединен к выходу сумматора, а второй - к выходу блока выделения знака напряже 9 4 ния, вход которого соединен с выхо- . дом трансформатора тока, а выход блока перемножения подключен ко входу первого порогового элемента. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит трансформатор 1 тока, блок 2;задержки, сумматор 3, блок k выделения знака напряжения, блок 5 перемножения, выпрямитель 6, первый и второй пороговые элементы 7 и 8, элемент И Э, выключатель 10, исполнительный элемент 11, рельс 12, контактный провод 13, экскаватор Ц, ; Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал трансформатора 1 тока U-f (t) поступает одновременно на входы блока 2 задержки, суммато-. ра 3 и блока выделения знака напряжения. Напряжение на выходе блока 2 задержки U2.{t) U (t - Т/2), где Т/2 Tt/cu - время задержки. равное половине периода питающей сети;tf - частота питающей Блок выделения знака напряжения из сигнала U(t) формирует прямоугольные импульсы единичной амплитуды, фаза которых совпадает с фазой U(t) U4(t) sgnU(t) На выходы блока 5Ьеремножения поступают сигналы с выходов суммато u.,a))UiU-T/2), , и блока выделения знака напряжения ). На его выходе формируется напряжение по знаку . U)UUt)a (t) Ц {t-T/2)sah Ui(-t) 0(4:).,-U i-T/2.) ). Полярность Uj-Ct) зависит от соотношения фаз ) иид(1), если эти сигналы совпадают по фазе, то выходное напряжение блока 5 перемножения Ug(t) положительно, если они в противЬфазе - то отрицательно . В установившемся режиме работы сети ток в тяговой сети представляет периодическую функцию времени с. периодом Т, поэтому )--Ui(i-T/2)-U-,{t). Следовательно, 5 Ct)SQM U,Ct))egn U(-t) Напряжение на рельсах определяется рабочими токами электровозов мало.В результате первый и .второй пороговые элементы 7 и 8 имеют . на выходах низкие потенциалы, которы действуют на входах элемента И 9 напряжение на его выходе также равно 07 выключатель 10 замкнут. При касание ковшом экскаватора 14 контактного провода 13 ток в тяговой сети возрастает, а на рельсах увеличивается напряжение. Сигнал на первом входе сумматора 3, пропорциональный току в тяговой, сети увеличивается, а на втором входе с момента касания в течение времени Т/2 действует сигнал попорциональный току до касания. Следовательно, на выходе сумматора 3 в течение времени Т/2 формируется напряжение, пропорциональное разности токов в тяговой сети после и до касания, его фаза совпадает с фазой тока. Так как напряжение с выхода трансформатора 1 тока после касания увеличивается, сигнал на выходе блока 5 перем ножения имеет положительную полярность, в результате чего срабатывает первый пороговый элемент 7- Второй пороговый элемент 8 также срабатывает за счет действия на его входе выпрямленного выпрямителем 6 высокого напряжения на рельсах. Таким образом, на обоих входах логического элемента И действуют высокие потенциалы, он переключается и через испол нительный элемент 11 производит отключение выключателя 10. Так как в случае касания ковшом экскаватора контактного провода при любом характере переходного процесса на входе первого порогового элёмента 7 с момента касания в течение вре мени Т/2 действует сигнал,пропорциональный разности токов в тяговой сети до и после касания, то срабатывание устройства не зависит от начал ных условии, т.е. значении тока и напряжения в момент касания. При изменениях тока в тяговой сет обу,рловленных включениями и отключени ями электровозов, изменениями нагрузок и т.д., на выходе сумматора 3 в течение времени Т/2действует сигнал,пропорциональный разности токов после и до изменения. этой разности 586 совпадает с фазой тока в случае его увеличения, и противоположна фазе тока при его уменьшении. Поэтому при увеличении токана выходе блокаS перемножения напряжение положительно, оно вызывает срабатывание первого порогового элемента 7, а при уменьшении отрицательно, и не приводит к срабатыванию первого порогового элемента 7 В нормальных режимах второй пороговый элемент 8 не переключается, так как напряжение на рельсах, обусловленное рабочими токами электровозов мало. На входе элемента И 9 с выхода второго порогового элемента В действует нулевой потенциал, следовательно, он не переключается и не вызывает срабатывания защиты. Однако импульсные помехи . на входах второго порогового элемента 8 при изменениях тока в тяговой сети вызывают его переключение и приводят к ложному срабатыванию защиты. Элемент И 9 переключается только при наличии высоких потенциалов на выходах первого и второго пороговых элементов 7 и 8. Так как первый пороговый элемент переключается только при увеличении тока в тяговой сети и сохраняет свое состояние при его уменьшении, то вероятность ложных срабатываний при изменениях тока уменьшается, что способствует повышению надежности функционирования защиты ., Таким образом введение в устройство блока выделения знака напряжения и блока/1еремножения повышает надежность функционирования защиты путем снижения вероятности ложных срабатываний.. Использование предлагаемого устройства повышает электробезопасность работ на открытых горных разработках. формула изобретения Устройство для защитного отключе-: ния тяговой сети при замыкании на землю, содержащее трансформатор тока, сумматор, к одному входу которого подключен выход трансформатора.тока непосредственно а к другому - через блок ;задержки, первый пороговый элемент, второй пороговый элемент, вход коггорого через выпрямитель подключен к заземлённому рельсу, элемент И, к входам которого подсоединены выходы порогрв.1х элементов, а выход через исполнительный элемент воздей ствует на привод выключателя, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, дополнительно введены блок выделения знака напряжения и блок перемножения, причем первый вход блока перемножения подсоединен к выходу сумматора,а второй - к выходу блока выделения знака напряжен 10 вход которого соединен с выходом трансформатора тока, а выход блока перемножения подключен ко входу первого порогового элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 72371, кл. Н 02 Н 3/08, 1980. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № , 07.08.78. / 13